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工程分析数据的远程交互可视化技术研究

作　者: 徐龙
导　师: 范秀敏
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 工程分析数据远程可视化平台人机交互离散数据场可视化算法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着CAE分析对象的复杂化和大型化以及计算精度的不断提高,计算得到的数据规模越来越大,规模巨大的计算结果可视化需要高性能的软件与硬件支持。因此可以构建服务于不同应用领域的数据可视化公共服务平台,平台集成各类可视化分析工具和高性能计算硬件,通过在线或离线的形式提供多种数据类型的可视化分析服务,从而能利用专业服务机构的优势解决目前大规模计算结果的后处理可视化问题。离散数据作为工程分析结果的一种数据类型,不仅适应性好,有限元分析结果和其他方法获得的数据,只要拓扑信息丢失,均可以视作离散数据;而且可以分级、分精度处理,因此更能适应于大规模计算数据可视化需求。论文在深入分析现有计算数据远程可视化平台系统和后处理可视化技术不足的基础上,提出了基于视频传输的界面共享的远程实时交互可视化平台系统和一组面向离散数据场的可视化算法,为计算结果数据的可视化提供了有效解决方案。首先对远程实时交互可视化平台涉及的关键技术进行研究。提出基于VNC的远程交互可视化技术,通过视频/指令传输的界面共享方式,向客户端用户提供运行在服务器上的可视化软件的映射窗口,用户可以在该窗口中操作服务器上的可视化工具对计算结果数据进行各种可视化操作;提出了多任务管理调度方法,使平台能够支持多用户的实时可视化操作;利用Servlet技术以及面向连接的Socket通信机制实现了平台系统各模块之间的通信。其次针对当前可视化技术主要面向有限元分析结果,而对离散数据场的可视化研究不足的问题,提出了离散数据场可视化的处理流程以及一组可视化算法。采用二叉树编码的方式对离散数据场进行分割,将离散点依据其空间坐标分配到二叉树底层结点,从而建立离散数据场的空间邻域结构;在离散数据场预处理的基础上,本文提出一组算法,可以对离散数据场进行各种可视化操作,包括流线搜索、梯度曲线搜索、剖面云图绘制和等值面提取等,并以飞机周围气流场的气动特性仿真分析结果数据为例对算法的有效性进行了验证。最后根据计算数据远程可视化平台目标与功能要求,设计了平台系统的结构框架和工作流程,开发了集成了多种可视化软件的计算数据远程可视化平台软件DRVP,并对平台以及可视化软件的各项功能进行了应用验证。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-13
  1.2 国内外研究现状  13-17
    1.2.1 远程交互可视化技术的研究现状  13-15
    1.2.2 可视化技术的研究现状  15-16
    1.2.3 研究现状总结和目前存在的问题  16-17
  1.3 论文的研究意义和内容  17-19
    1.3.1 论文的项目背景  17-18
    1.3.2 论文的研究内容  18-19
  1.4 论文的章节安排  19-20
第二章远程实时交互可视化系统的平台关键技术  20-33
  2.1 问题的提出  20
  2.2 研究现状  20-21
  2.3 基于VNC 的远程交互可视化技术  21-26
    2.3.1 远程交互可视化实现原理  21-22
    2.3.2 远程交互可视化结构  22-23
    2.3.3 实时图像传输  23-25
    2.3.4 实时操作指令传输  25-26
  2.4 支持多用户实时可视化操作的多任务管理调度  26-30
    2.4.1 任务管理调度总体结构  26-27
    2.4.2 任务调度流程  27-29
    2.4.3 任务调度策略  29-30
  2.5 系统各模块间的通信  30-32
  2.6 本章小结  32-33
第三章离散数据场的可视化操作  33-65
  3.1 问题的提出  33-34
  3.2 研究现状  34
  3.3 离散数据场的预处理  34-39
    3.3.1 空间包围盒数据结构描述  35
    3.3.2 数据空间的二叉树分割  35-39
  3.4 流线搜索  39-44
    3.4.1 流线的定义  39-40
    3.4.2 局部最近点搜索  40-41
    3.4.3 流线方向预估  41-42
    3.4.4 流线搜索过程  42-44
    3.4.5 流线搜索算法验证  44
  3.5 梯度曲线搜索  44-47
    3.5.1 梯度的定义  45
    3.5.2 梯度曲线搜索过程  45-46
    3.5.3 梯度曲线搜索算法验证  46-47
  3.6 剖面云图绘制  47-59
    3.6.1 离散数据的剖面投影  47-49
    3.6.2 二维点集边界自动识别  49-55
    3.6.3 二维边环关系识别  55-57
    3.6.4 云图颜色填充  57-58
    3.6.5 剖面云图绘制应用案例  58-59
  3.7 等值面抽取  59-64
    3.7.1 搜索同一连通域中的等值点  59-60
    3.7.2 计算连通域中离散点之间的平均距离  60-63
    3.7.3 切片上二维点集的边界点搜索  63
    3.7.4 离散点三角化  63-64
    3.7.5 等值面抽取应用案例  64
  3.8 本章小结  64-65
第四章原型系统开发与应用  65-76
  4.1 DRVP 系统概述  65-66
    4.1.1 DRVP 技术基础  65
    4.1.2 DRVP 开发环境  65-66
  4.2 DMVP 系统开发  66-68
    4.2.1 系统设计目标与功能要求  66
    4.2.2 系统基本框架  66-67
    4.2.3 系统工作流程  67-68
  4.3 DRVP 系统应用实例  68-76
第五章总结与展望  76-78
  5.1 研究工作总结  76-77
  5.2 未来工作展望  77-78
参考文献  78-81
附录1  81-82
附录2  82-84
致谢  84-85
攻读硕士学位期间发表或录用论文  85
攻读硕士学位期间参加的项目  85-87

工程分析数据的远程交互可视化技术研究

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